貴州省余慶縣方竹水電站增效擴容改造工程淺述

王鵬宇

摘要：本文通過對方竹水電站增效擴容改造可行性及改造實施情況進行論述，提出實施增效擴容改造對水電站安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行的必要性、可行性。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村水電站；增效擴容改造；必要性；效益

一、概述

余慶縣方竹水電站地處遵義市余慶縣龍溪鎮(zhèn)，發(fā)電取水為烏江右岸一級支流余慶河下游，站址距余慶縣城41km，距龍溪鎮(zhèn)17km，交通較為方便；筆者有幸參與該電站的初步設計審查和技改期間建設管理，下面就電站改造前和技改后的情況作簡要介紹。方竹電站水庫壩址以上集水面積1323km2，多年平均流量22.00m3/s，大壩為砌石拱壩，最大壩高66.0m，水庫正常水位552.00m，正常蓄水位庫容5020m3，為不完全年調(diào)節(jié)水庫，工程主要任務是發(fā)電；工程樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、升壓站、沖沙兼放空底孔等組成。電站開發(fā)方式為壩后式，原設計水頭43m，單機引用流量7.17 m3/s，電站總裝機3×2500 kW，多年平均發(fā)電量3904萬kw·h，年利用小時數(shù)5205h，工程于1994年建成投產(chǎn)；電站業(yè)主為貴州中水能源股份有限公司遵義分公司。站內(nèi)安裝3臺HL220-LJ-100型水能機，3臺YPLT-1800型調(diào)速器，配3臺SF2500-12/2600發(fā)電機，2臺S9-6300/35變壓器。發(fā)電機機端電壓6.3kV，經(jīng)35 kV一回線路上網(wǎng)。

二、實施改造的必要性

電站自投運以來，經(jīng)過多年運行，機電設備陳舊老化，效益低下；由于受當時技術(shù)和經(jīng)濟條件限制，電站在操作、控制、保護等方面采用傳統(tǒng)方案設計，無消防設施，安全隱患較多，已經(jīng)不能跟上時代發(fā)展對農(nóng)村水電站管理的要求，同時，由于水能機出力下降，水量利用率較低，發(fā)電量逐年減少，近5年平均發(fā)電量為3225萬kw·h，遠低于設計水平，電站運行效益明顯下降，實施改造勢在必行。2012年，經(jīng)國家水利部、財政部批準，貴州省納入全國實施農(nóng)村水電站增效擴容改造第二批省份，根據(jù)實施增效擴容改造相關(guān)要求，電站業(yè)主抓住這次機遇，項目經(jīng)遵義市水務局和財政局審查報批后，方竹水電站作為增效擴容項目獲準進行改造。

三、改造方案

由于電站水庫規(guī)模為中型，大壩為砌石拱壩，發(fā)電取水為壩身管道取水，故本次技改暫不考慮管道改造，只考慮機電設備及輔助系統(tǒng)。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比選，最后確定技改后裝機容量為3×3500kW。根據(jù)水利部《關(guān)于印發(fā)農(nóng)村水電增效擴容改造項目初步設計指導意見的通知》和《關(guān)于印發(fā)農(nóng)村水電增效擴容改造項目機電設備選用指導意見的通知》要求，并結(jié)合目前各個水能機、發(fā)電機生產(chǎn)廠家成熟產(chǎn)品。本次改造按“無人值班、少人值守”控制方式設計。

（一）水能機、發(fā)電機、調(diào)速器。原水能機出力不能滿足3500 kW要求，經(jīng)相同運行工況下對水能機比選，本次技改擬選用水能機型號為HL702X-LJ-100，效益為88%，所選轉(zhuǎn)輪直徑?jīng)]有改變，尾水管壓力脈動在允許范圍內(nèi)，保留原水能機蝸殼、座環(huán)、尾水管等埋件部分，只更換水能機轉(zhuǎn)輪、導水機構(gòu)、主軸、軸承等，技改方案有投資較省、不影響原水能發(fā)電機組基礎、施工時間短等優(yōu)點。發(fā)電機型號為SF3500-12/2600，發(fā)電機轉(zhuǎn)子、定子絕緣等級為F級，較原來B級提高一級，發(fā)電機效益為95%。新選用水能機調(diào)速功為1620kg.m，本次技改調(diào)速器型號為GKT-1800-16.為可編程計算機監(jiān)控高油壓調(diào)速器。

（二）輔助系統(tǒng)及保護控制系統(tǒng)。對原油、水、氣系統(tǒng)作適當改造，以滿足新改造后電站運行需要。電站原高低壓系統(tǒng)采用常規(guī)監(jiān)控和保護，油斷路器、手車式開關(guān)、把手開關(guān)、電磁式繼電器、指針式測量表計等設備，有些元件不能采購到備品備件，有的設備廠家甚至已經(jīng)停止生產(chǎn)，給運行帶來極大的不變，不能滿足微機監(jiān)控設計要求，需要全部進行改造。本次選用6.3 kV開關(guān)柜為P/V-12型金屬鎧裝移開式開關(guān)柜，柜內(nèi)配有GE固體絕緣VB-12系列真空斷路器、彈簧操作機構(gòu)、隔離開關(guān)等主要元件，開關(guān)柜具有“五防”功能。35kV開關(guān)柜選用KYN61-40.5型，柜內(nèi)配備ZN85G-40.5/1250型真空斷路器、彈簧操作機構(gòu)、隔離開關(guān)等主要元件，開關(guān)柜具有“五防”功能，滿足改造需要。

（三）電氣主接線及微機繼電保護。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，電氣主接線維持原來三機兩變的單母線接線方式；按照水利部增效擴容設計要求及《水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》（DL/T578-2006），結(jié)合方竹電站運行特點，增設水電站綜合自動化系統(tǒng)，整個系統(tǒng)分為三層：即上層調(diào)度層、主孔級（或電站級）和現(xiàn)地控制級（LCU）三層，站內(nèi)設置兩層：即站控層和現(xiàn)地單元層。系統(tǒng)采用符合國際通用標準的模塊化結(jié)構(gòu)的硬件和軟件，因而系統(tǒng)對外全開放，用戶可以任意擴展和升級不受任何限制。繼電保護根據(jù)《水力發(fā)電廠繼電保護設計導則》、《水利水電工程繼電保護規(guī)范》的規(guī)定，結(jié)合本站的具體情況，所有主設備保護采微機保護，其功能除具有常規(guī)保護的功能外，還具有故障錄波、事件順序記錄功能等；本站設置發(fā)電機、變壓器、線路等主要設備必須的主保護和后備保護功能，確保設備安全穩(wěn)定運行。

四、改造后效益

電站改造于2015年底結(jié)束，改造后電站總裝機容量增加40%，電站投產(chǎn)以來，2016年發(fā)電量達到5150萬kw·h，比改造前同期發(fā)電量增加60%，約超過設計發(fā)電量，從目前運行工況和發(fā)電效益來看，機器設備運行工況良好，各項指標滿足設計及規(guī)范要求，消除了安全隱患，提高了水量利用率，達到了國家實施增效擴容改造目的。

結(jié)語：目前，我市類似方竹這樣急需改造的農(nóng)村水電站還很多，農(nóng)村水電站的增效擴容技術(shù)改造，不僅僅是在原有的基礎上以新?lián)Q舊，而是一個全面優(yōu)化再創(chuàng)造的工作。業(yè)主應認真做好前期工作并組織實施，充分利用已成熟的科研產(chǎn)品成果，因地制宜地進行增效擴容技術(shù)改造，確保農(nóng)村水電站安全可靠運行，促進農(nóng)村水電站事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。充分利用水資源，實現(xiàn)節(jié)能減排，提高電站經(jīng)濟經(jīng)濟和社會效益，幫助山區(qū)人民脫貧致富，改善農(nóng)村能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，改善農(nóng)民生產(chǎn)生活條件，為全面建設小康社會創(chuàng)造有利條件。

參考文獻

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